- ベストアンサー
扉にかかる圧力について
今日会社で先輩に質問を受けて明日の朝に回答が必要なためよろしくお願いします。 ある部屋に扉があります。 その部屋の圧力が０．０５kg/cm2になると、 扉を止めているネジが折れて扉が開放するようになっています。そのときに扉のネジにかかる圧力は？ この問題について考え方、式、回答についてお願いします。 扉の大きさ 縦：2160ｍｍ 横：1135ｍｍ 扉は向かって右側は部屋の壁に固定してあり、そこを 支点に開放します。 ネジは向かって左側の端についていてネジの直径は４ｍｍです。（ネジによって扉が開かないようにしているが、部屋の圧力が0.05kg/cm2になるとネジがちぎれて開放するしくみになっている） よろしくお願いします。
- akkyasan
- お礼率18% (3/16)
- 物理学
- 回答数9
- ありがとう数3
- みんなの回答 （9）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
#6,#7 です. > これと一緒でこの問題もモーメントについて考えないといけないのかなと 扉を上から見た図を想像して下さい. 扉が棒状で、両端を蝶番とビスが支える。 水の圧力でかかる力は、扉の（棒の）中央に全てかかっているのと 等しいと解釈していいと思います。 蝶番の数は関係なく,何個あっても棒の一端を支えるだけです. 「蝶番全部にかかる力」と「ネジ(１個なら）にかかる力」が等しく1/2ずつです. 例えば一端に蝶番２個、他端にネジ１個なら 蝶番１個あたり (1/2)/2 = 1/4 ネジ１個あたり (1/2) = 1/2 > それぞれ（蝶番およびネジ面積）を足してtotalの力から割れば まずネジにかかる力を求めて下さい. ネジ面積を気にするのはそれからです. 蝶番は「蝶番全部で扉への力の半分を支えている」に 登場するだけで,以降の計算などにはもう使いません.
その他の回答 (8)
- oo14
- ベストアンサー率22% (1770/7943)
ねじの破壊形態はせん断なのか、引っ張りなのか決めてください。禁反言になっていますよ。同様圧力なのか力なのか。質問の内容によってはねじの呼び（計算に谷径が必要になる。）もいりますし、扉の構造と気密仕様を決め付けていただかないと、なんとも回答がだせないのでは。
補足
破壊形態の専門用語はわかりませんが、ネジは扉についていて縦方向に引っ張られる感じでちぎれる感じです。 扉の構造は１枚の鉄板で気密仕様は廻りにゴムパッキンがしてある程度の気密性になります。
- saru_1234
- ベストアンサー率33% (452/1341)
#6 です,考え落としてました. 支えているのはネジだけでなく 質問> 扉は向かって右側は部屋の壁に固定してあり、 質問> そこを支点に つまり蝶番があるわけで、そこも力を貸しています. #6> ネジは１本だとすると、その大きな力をすべて #6> １本のネジが支えているわけで、 これが間違いで, 蝶番とネジが力を1/2ずつ支えていることになります.
補足
ありがとうございます。 蝶番とネジが力を1/2づつ支えているということは蝶番が向かって右側２箇所で支えられている場合は、それぞれ（蝶番およびネジ面積）を足してtotalの力から割ればいいのでしょうか？
- saru_1234
- ベストアンサー率33% (452/1341)
圧力の数字はわずかでも、受ける面積が広いと 結構強大な力になります. 圧力 0.05kg/cm^2 を面積 2160x1135mm で受けると 力は何kg (あるいはｔトン）になりますか？ 扉全体が受ける力 = (圧力) x (受ける面積) 計算は自力でして下さい. 単位はmmとcmが混在してるのでうまく合わせて下さい. ネジは１本だとすると、その大きな力をすべて １本のネジが支えているわけで、耐え切れないほど 大きな力を受けると壊れて扉が開くのですよね. > ネジにかかる圧力は？ 「ネジにかかる圧力」とは意味を理解しづらいので 「ネジにかかる力を断面積で割った値」と言い換えます. つまりネジ部分太さ1mm^2あたり何kgを支えてるかってことです. そのまま式 (扉全部を押す力)/(ネジの断面積)で求められます. より太いネジに交換するとこの数値は小さくなります. つまり,扉に掛かる圧力が もっと大きくても耐えます.
補足
ありがとうございます。 考え方が間違っているかも知れませんが、普通に扉を開くときは支点側を押して空けるより、反対側を押して開けた方が軽くあきますよね。 これと一緒でこの問題もモーメントについて考えないといけないのかなと思ったんですが、それは必要ないんでしょうか？
３ です。物理学 11180 でネジの耐荷重は という質問があります。そこにネジの強さの表のサイトが掲載されています。
- fjnobu
- ベストアンサー率21% (491/2332)
扉の面積（cm2）＊圧力（kg/cm2）/２がネジにかかる圧力です。 計算をして見てください。
ネジにかかるのは圧力ではなくて力だと思います。 ２１６ｃｍ×１１３．５ｃｍ×0.05kg/cm2＝１２２５ｋｇ つまりドア全体に１トン以上の力がかかります。その力にネジと ネジの反対側のドアの端とが耐えているということだと思います。あるいは１トン以上の力が小さなネジの断面積に大きな圧力としてかかっているわけです。１３mm２ほどの断面積ですからこのネジは１mm２あたり１００ｋｇの引っ張りの力に耐える素材でできているともいえるのだと思います。ドアの木からひっこ抜かれない限りにおいての話ですが。 圧力と力はよく混同されますのでご注意を！
補足
ありがとうございます。 コメントのとおり圧力ではなく力だと思います。 ちなみにこのネジは部屋の圧力が０．０５kg/cm2になったときにちぎれるように設計されて付けられているネジです。 考え方が間違っているかも知れませんが、普通に扉を開くときは支点がわを押して空けるより、反対側を押して開けた方が軽くあきますよね。 これと一緒でこの問題もモーメントについて考えないといけないのかなと思ったんですが、それは必要ないんでしょうか？
圧力が0.05kg/cm2ということは1cm2あたりに0.05kgかかっている ということなので、ねじの面積は3.14*0.2*0.2=0.1256cm2 1:0.05=0.1256:x つまりx=0.00628kg/cm2かな。
- oosaka_girl
- ベストアンサー率28% (232/814)
外気圧は、いくらに設定している計算ですか？ ねじには引っ張り方向に力が加わるのですか？ ねじは何本ついているのですか？
補足
ありがとうございます。 外気圧は大気圧です。 通常の部屋の圧力も大気圧で、この圧力より ０．０５kg/cm2圧力が高くなると扉のネジが壊れます。 ネジは1本で引っ張り方向に力が加わります。 （ネジが壊れるのはちぎれるということです）
関連するQ&A
- 押入の扉を白くしたいです
縦約１８０cm横約１５５cmの引き戸の扉です。 木製で茶色いのですが、部屋を暗い印象にしている ので、白く変えたいと思っています。 ペンキなど塗料を使わず、上からなにかを貼り付ける ような感じにしたいのですが・・・そういうのって 売っているでしょうか？
- ベストアンサー
- 家具・インテリア
- 圧力より求められる流速について
オイルを管内径9.5mmにて圧力5kg/cm^2で送り出した場合、このオイルの流速を求めるにはどのように計算したらよろしいのでしょうか？ 粘度等が関係してくる場合には、水を流した場合での回答を教えて頂ければ助かります。 宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 配管径と圧力から流速を求めるには？
このサイトでも調べましたがなかなかＨＩＴせず、悩んでおります。 だれか御教授ください。 圧力タンクに５Kg/cm2のエアーが溜まっておりますが、吐出配管径が５０mm（５００mm)が付いており、大気開放しています。この場合流速はどのように求めればよいのでしょか？ 圧損等はないものとします。 吐出配管１００ｍｍの場合と比較したいのですが、 （流速が分かれば流量も分かると思います） これだけの情報で吐出流速はわかるのでしょうか？ 大変悩んでおります。 詳しい方 ご解説よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 機械保全
- 配管径と圧力から流速を求めたい
このサイトでも調べましたがなかなかＨＩＴせず、悩んでおります。 だれか御教授ください。 圧力タンクに５Kg/cm2のエアーが溜まっておりますが、吐出配管径が５０mm（５００mm)が付いており、大気開放しています。この場合流速はどのように求めればよいのでしょか？ 圧損等はないものとします。 吐出配管１００ｍｍの場合と比較したいのですが、 （流速が分かれば流量も分かると思います） これだけの情報で吐出流速はわかるのでしょうか？ 大変悩んでおります。 詳しい方 ご解説よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 硬い木材を教えてください
直径２～４cmで、長さ30cmくらいの丸い木棒（円柱）を探しています。 棒の真ん中のところを支点に、端に60kg以上の体重をかけても折れないくらいの丈夫さがほしいのです。 どのような木材がいいのでしょうか？また、いくらぐらいで手に入りますか。 自分で調べたのですが、どうも具体的な強度が良く分からなくて… 初心者で申し訳ありませんが、教えていただけないでしょうか。
- 締切済み
- 手芸・裁縫
- 圧力の求め方
●密度が均一な直方体の物体がある。物体の密度を20g/cm3,重力加速度を10m/s2とする。 ※直方体の横の長さ8cm,縦の長さ5cm,高さ3cm。 【1】この物体の横の長さ8cm,縦の長さ5cmの面を下にして机に置く。その時の机が受ける圧力はいくらか？ ●解答 まず、質量=密度×体積で20×120=2400g→2.4kg 物体の重さ=質量×重力加速度で2.4×10=24N ここまではわかります。問題はここからです。解答ではその後、8cm,5cmの面積8×5=40cm2 →4.0×10-3(-3乗です)m2となります。 どこから－３乗なんて出てくるのでしょうか？ さらに計算は進み、圧力の公式から 24÷4.0×10-3(－３乗)=6.0×10 3(10の3乗)N/m2となります。なぜ－3乗がただの3乗になるのでしょうか？ 24÷4=6ではダメなのでしょうか？ 私は計算がとても苦手で理解するのに時間がかかります。わかりやすくシンプルに教えていただけますでしょう。
- ベストアンサー
- 物理学
- 壁に取り付ける扉付き収納ボックス・・・・
作ろうと思っているボックスのイメージ、大きさは・・・ ・厚さ（奥行き)１０cmくらい。扉の分を入れて15cmくらい（薄っぺらなボックスですね。） ・縦９０cm×横７０cm位。（４０号のキャンバスの大きさ） ・扉部分は40号のキャンバス（油絵）が入るように額縁の様な扉にする予定です。 ここで問題がありまして・・・・ ・扉の重さ ・扉の根元の金具（蝶番）は一般ドア用の物を使った方が良いか？ ・キャンバス（絵）前面に置くガラスorアクリル ガラスの場合サイズ的に考えて厚さ３～５ｍｍは欲しいです。アクリルでも３～５ｍｍ厚でも大丈夫ですか？ ・この重たい扉を保持する為に丈夫な枠組にしなければいけませんよね？扉の根元の枠は3cm厚の集製材等で大丈夫ですか？ ・上記の様な感じで作ったらボックスの総重量はどの程度になるのか？ （重さによっては壁の強度の問題もあるので・・・） 何かアドバイスお願いします。
- ベストアンサー
- DIY(日曜大工)
- クローゼットの扉が！！！びっくり。
こんにちは、いつもお世話になっております。 築４年の一戸建ての家に引っ越して半年が過ぎました。 各部屋に大きいクローゼットが有るのですが、先ほど息子の部屋で大きい音が！ なんと扉（５０キロ以上は有りそう）を引いた時に 片方の扉が取れて倒れてきたのです。高さも２Ｍ以上 壁に一回、当たって（コンクリートまでブチ破り中の 空洞まであきました）下に落ちました。 ５歳の息子はよけて大丈夫だったのですが、当たっていたら、また下の赤ちゃんがそこにいたら確実に死んでいました。想像しただけで今日は眠れません！！ 家中のクローゼットを見たのですが端っこのネジがゆるんでいたようで同じく放っておいたら外れそうなドアが２箇所もありました。（怖いーー！！） 主人がネジをきつーーく締め何度も乱暴に開け閉めして 点検しました。主人はこれで絶対大丈夫！ と豪語していますが・・・ 念の為、この家を建てた工務店にでも見てもらった 方がいいのでしょうか？ 真ん中の取っ手を引っ張って両脇にパタンを開く タイプで（２枚×２枚の扉）一番脇の上のネジが 緩んで外れたようです。しっかり締めたので大丈夫 でしょうかね？ あぁーー、自分の子もだけれど友人でも来ていて 死んでいたら・・・なんて思うともう～ドキドキです。 アドバイスお願いします。
- ベストアンサー
- 新築一戸建て
- 仏壇の観音開きの扉の修理について
このカテでは初めて質問させて頂きます。 素人ですので、よろしくお願いします。 実家（築２０年以上の一軒家）に仏壇があります。 家にくくり付けの比較的大きなものです。 観音開きの扉がついているのですが、その片方が落ちてしまいました。 大きさは、性格に測っていませんが、縦１ｍ、横５０ｃｍ位だと思います。 落ちた理由は、蝶つがい（？）２個で、扉が設置されているのですが、 経年で、扉側の木ねじ（計４個）の穴が広がってしまい、扉の重さ （８Kgくらいか？）で落ちてしまったようです。 一人暮らしの母親（６０代半ば）から相談を受けています。 私が見た感じですと、上記にも書きましたように、扉側の木ねじの 穴が広がってしまっており、差し込んでも、スカスカの状況でした。 仏壇側の木ねじはしっかりしており、蝶つがいもしっかりしていました。 蝶つがいは、扉側に、少し掘り込みを入れて、そこに埋め込んでいる形です。 大工さんなど専門の方に頼むのがいいのでしょうか？ もし、私が修理するとしたら、どうすればよいのでしょうか？ アドバイスをお願いします。 素人ながらに考える方法しては、次のような感じです。 (1)扉側の木ねじの穴を埋めて（修理して）、木ねじを固定する方法がにないのか？ ⇒なんかこういうツールってあるのでしょうか？ (2)蝶つがいの位置をずらして、ほかの場所で固定するように修理する。 ⇒この場合、蝶つがいの薄さ分を埋めるように、扉側を削る必要があります。 なにか特別な工具（ノミ？）と技術が必要でしょうか？ 扉の材質など、詳しいことは分かりません。 上記の説明でわかりずらい点が多々あると思いますが、アドバイスを頂ければ幸いです。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- DIY(日曜大工)
- 水平な棒の先端(または手元)にかかる重さは何ｋｇ…
水平な棒の先端(または手元)にかかる重さは何ｋｇか？ いつもお世話になっております。 ネットで検索はしたものの求めていた答えが見つからず、 (検索キーワードがよくない為かもしれません) レベルの低い質問をしますが、どうか教えていただけますでしょうか。 ある人が長さ５ｍの棒を水平に持っています。 この先端に１０ｋｇのおもりをぶら下げました。 この人の手元には何Ｋｇの重さがかかるのでしょうか。 (先端には何ｋｇの重さがかかるのでしょうか) 棒の重さや、たわみは無視します。 てこの原理は小学校の理科で習ったレベルは十分にわかっています。 例えば、 支点から右側へ距離１０ｍｍのところに５ｋｇ。 支点から左側へ距離２０ｍｍのところに２．５ｋｇ はつり合います。 しかし、その力点には何ｋｇの重さがかかるのかと問われると、 ん？と考えてしまい、わからないという結論に至りました。 例えば、支点から１ｍｍはなれた所に重さ３ｋｇの場合。 １ｍ×３ｋｇ＝３となりますか？ 元々３ｋｇのモノが１ｍ分有利になる条件で同じ３ｋｇにはならないと思いました。 では、単位が違うのかと思い、ｍｍで計算すると、 １０００ｍｍ×３ｋｇ＝３０００ ３トンもかかるはずがないと思います。 単位がｋｇ・ｍやｋｇ・ｍｍになるので、単純に重さではないのかもしれませんが、 その辺も含め、どれくらいの重さがかかるのか、教えていただけますでしょうか。 本当に低レベルな質問ですが、何卒お付き合い下さい。 宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 開発
お礼
ありがとうございました。 丁寧に説明して頂き納得できました。 本当にありがとうございました<(_ _)>